Découverte de la première exoplanète de la taille de la Terre dans la zone habitable d'une étoile

Communiqué Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux

Dans un contexte de nombreuses découvertes d’exoplanètes, plus de 1400 à ce jour, des scientifiques publient dans la revue Science (Quintana et al., 2014) la découverte d’un nouveau système planétaire fascinant. Ce système situé à 500 années lumières de nous, dans notre galaxie, possède au moins 5 planètes, toutes de la taille de la Terre.  L’une d’elles, au centre de cette étude, reçoit de son étoile un flux de chaleur compatible avec l’existence d’eau liquide à sa surface.

Le télescope spatial Kepler de la NASA a permis cette découverte historique en détectant les éclipses que produisent ces planètes à chacune de leur orbite en passant devant leur étoile, appelée Kepler 186. En observant cette étoile pendant plusieurs années, les scientifiques ont pu identifier des centaines d’éclipses (ou transits), apparaissant avec 5 fréquences différentes qu’ils ont pu attribuer à 5 planètes. « Lors de ses transits, chaque planète produit une baisse de luminosité de l’étoile en masquant une portion de sa surface ; et on peut ainsi en déduire la taille de chacune des planètes » précise Emeline Bolmont du Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, co-auteur de cette découverte, dirigée par des chercheurs du SETI Institute et de NASA Ames.  Pour chaque planète, la durée entre deux transits, donne la période de révolution autour de l’étoile. Ainsi, l’ « année » de la planète la plus proche, la planète ‘ b ’, vaut 4 jours et celle de la plus lointaine, la planète ‘ f ’, vaut 130 jours. La distance de ces planètes à leur étoile se déduit de ces périodes de révolution.

Représentation d’artiste de l’exoplanète Kepler 186f. Crédits : NASA Ames/SETI Institute/JPL-CalTech

La planète Kepler 186 f se trouve dans la zone dite habitable de son étoile où l’eau liquide peut exister à la surface. « Si elle était trop proche de son étoile, il y ferait trop chaud et l’eau ne pourrait exister que sous forme de vapeur. Si elle en était trop éloignée, l’eau y serait glacée. Mais la planète ‘ f ’ est dans la bonne gamme de distances» explique Emeline Bolmont. Si quelques autres exoplanètes ont été découvertes dans la zone habitable de leur étoile, celle-ci a la particularité d’avoir à 10% près la même taille que la Terre, ce qui en fait très certainement une planète rocheuse comme la nôtre. Alors, Kepler 186 est-elle une jumelle de notre Terre ? « Certainement pas ! » répond Sean Raymond, l’un des scientifiques bordelais du projet. « Tout d’abord nous ne connaissons de cette planète que son rayon. Elle peut avoir une composition chimique sensiblement différente de celle de la Terre et par exemple, posséder beaucoup moins ou beaucoup plus d’eau. » Une planète entièrement désertique ou totalement recouverte d’océans profonds offrirait en effet des conditions très éloignées de celles de la Terre.

En outre, l’étoile au centre de ce système est très différente du Soleil : moins massive, moins lumineuse et plus rouge. Ceci entraîne des différences notables pour les planètes et leur climat, par rapport à celles du système solaire. Kepler 186 f est environ 2 fois plus proche de son étoile que la Terre du Soleil mais elle reçoit pourtant un peu moins de chaleur. La proximité à son étoile fait que cette planète subit des effets de marée importants qui affectent la rotation de la planète. Une étude complémentaire menée par les chercheurs du Laboratoire d‘Astrophysique de Bordeaux (Bolmont et al., soumise à l’Astrophysical Journal) montre ainsi que cette planète présente toujours la même face à son étoile, avec un hémisphère plongé de façon permanente dans la nuit. « Cette configuration est bien loin des conditions terrestres et implique un climat radicalement différent mais reste compatible avec un climat tempéré et des océans. » commente Franck Selsis, l’un des chercheurs bordelais.

Comparaison entre le système Kepler-186 et le système solaire. Crédits : NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech

Ce travail a aussi montré qu’il était possible que le système comporte une 6ème planète entre les deux planètes externes détectées, elle aussi dans la fameuse zone habitable. L’orbite de cette planète serait inclinée, ce qui expliquerait qu’elle n’ait pas été observée par la méthode des transits car elle ne passerait pas devant le disque de son étoile.

Notons que le SETI Institute, qui consacre une partie de son activité à la recherche de signaux artificiels extraterrestres, a pointé ses antennes vers le système Kepler 186 suite à cette découverte.

Pour en savoir plus : Quintana, E., Barclay, T., Raymond, S., Rowe, J., Bolmont, E., Caldwell, D., Howell, S., Kane, S., Huber, D., Crepp, J., Lissauer, J., Ciardi, D., Coughlin, J., Everett, M., Henze, C., Horch, E., Isaacson, H., Ford, E., Adams, F., Still, M., Hunter, R., Quarles, B., Selsis, F., 2014. An Earth-sized planet in the habitable zone of a cool star. Science 344, 277-280. (accès soumis à conditions d’abonnement)

Contact:
Emeline Bolmont, Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, emeline.bolmont@obs.u-bordeaux1.fr